О потерях тепла ульем

Опубликовал: Petr_MS

О потерях тепла ульем

Многие пчеловоды при подготовке семей к зиме используют верхнее и боковое утепление гнезд подушками, а при зимовке на воле дополнительно обматывают ульи рубероидом, соломенными матами или обсыпают снегом. В то же время ряд зарубежных пчеловодов, в том числе в странах с холодным климатом, содержат пчел в ульях без подушек и дополнительного утепления стенок.

В связи с разнообразием способов утепления семей в зиму провели исследования для определения доли каждого из элементов конструкции улья в общих потерях тепла. Для этого использовали улей-калориметр (рис. 1). Все элементы улья изготовлены из листов оргстекла толщиной 4 мм, закрепленных на каркасе из металлических уголков размером 20×20 мм. На внутренней и внешней сторонах стенок всех элементов улья равномерно разместили термопары (1552 шт.), спаянные из медной и копелевой проволок. Спаи залили раствором оргстекла в хлороформе и закрасили нитроэмалью НЦ-132П.

Все термопары соединены последовательно и образуют батареи с отдельными выводами на дне, корпусе, магазинной надставке, подкрышнике и крыше. Это позволяет в процессе исследований определять тепловые потоки, проходящие через каждый элемент конструкции улья.

Электрическое сопротивление термобатарей при 20°С составляет: дно — 30,93 Ом; корпус — 82,40 Ом; магазинная надставка — 31,50 Ом; подкрышник —29,30 Ом; крыша — 39,08 Ом. Общая масса улья — 25 кг.

Перед сборкой каждый элемент улья протарировали, определили соотношения между электродвижущей силой (ЭДС), развиваемой батареей дифференциальных термопар, и тепловым потоком, проходящим через него. В результате были получены следующие соотношения: дно — 4,17 Вт/мВ; крыша с подкрышником — 4,29 Вт/мВ; корпус — 3,62 Вт/мВ; магазинная надставка — 4,68 Вт/мВ; улей в целом — 4,07 Вт/мВ.

Во время стендовых испытаний в улей-калориметр поместили объемный электрический нагревательный элемент, на который подавали напряжение от стабилизированного источника питания постоянного тока Б5-29. Потребляемую нагревателем мощность измеряли ваттметром Д-566 и изменяли с 6 до 30 Вт. На каждой ступени добивались установившегося состояния, когда через 30 мин результат предыдущего показания не отличался от последующего. ЭДС термобатарей измеряли переносным потенциометром ПП-63.

В таблице 1 приведен пример эксперимента при полностью закрытых летках и вентиляционных отверстиях в верхней части улья без утепления.

1. Потери тепла элементами улья при полностью закрытых вентиляционных отверстиях и отсутствии утепления

2. Соотношение потерь тепла элементами улья, %

Как видно из данных, в полностью изолированном улье тепловые потоки распределяются практически в равных долях между стенками корпуса и его крышей с подкрышником. На долю дна приходится в среднем 15% всех тепловыделений. Положение меняется при наличии вентиляции и верхнего утепления улья (табл. 2).

При полностью открытых летках и вентиляционных отверстиях в верхней части расход тепла через стенки корпуса в среднем сокращается с 40 до 29%, а крыши (вместе с подкрышником) — с 41 до 22%. Потери тепла через дно снизились незначительно — с 15 до 12%. Вынос тепла за счет вентиляции в среднем составил 36%.

При проведении опыта с холстиком, лежащим на рамках, все летки и вентиляционные проемы в крыше были открыты. Так как холстик оказывает большое аэродинамическое сопротивление восходящему потоку воздуха, тепловые потери через вентиляцию сокращаются до 8,67%. Видимо, этим можно объяснить тщательное прополисование холстика пчелами.

В опыте с использованием верхнего утепления на рамки положили холстик и пластину из вспененного полистирола толщиной 40 мм, объемной массой 9,7 кг/м³. Оба летка в корпусе и вентиляционные отверстия в подкрышнике открыли. Вынос тепла с вентиляцией практически не изменился, резко сократились теплопотери через крышу, но возросли через корпус и незначительно через дно. Создается впечатление, что подушка и холстик всего лишь сокращают вентиляцию.

Леток, помимо его основного назначения — прохода для пчел, у пчеловодов ассоциируется с аэрационным проемом, обеспечивающим вентиляцию гнезда и удаление продуктов метаболизма. Среди хозяев пасек не утихают дискуссии, какой леток в период зимовки должен быть открыт: верхний, нижний или оба. Мы оценили влияние открытых или закрытых летков на вынос тепла, что в определенной степени характеризует эффективность вентиляции.

Опыт проводили на улье, состоящем из корпуса, дна и крыши. Для более рельефного оттенения роли летков из опыта исключили подкрышник, холстик и верхнее утепление. Исследования проводили в следующих комбинациях: летки закрыты; открыт верхний леток, нижний закрыт; открыт нижний леток, верхний закрыт; летки открыты. При каждой комбинации на нагреватель подавали одну и ту же мощность — 12,5 Вт. В процессе испытаний фиксировали как ЭДС отдельных элементов — дна, стенок и крышки, так и их общую ЭДС при последовательном включении всех термобатарей. Потери тепла с вентиляцией определяли как разность между подаваемой мощностью и мощностью, теряемой элементами улья (табл. 3).

3. Потери в ульях при различных режимах летков

При наличии магазинной надставки тепловые потоки из улья в среднем составляют через дно 18,24%; корпус 37,77; магазинную надставку 24,34; крышу 8,55; с вентиляцией 11,29%.

В зиму 2012/13 г. в улей-калориметр заселили семью пчел приокского породного типа. Улей находился на открытой веранде под защитным кожухом. Семью утеплили холстиком и подушкой. В течение зимовки ежедневно регистрировали основные параметры зимующей семьи: термогенез, температуру и относительную влажность в гнезде, тепловые потери через дно, корпус, верхнюю часть улья (подкрышник и крыша), температуру внешней среды. На рисунке 2 представлены потери тепла отдельными элементами улья в динамике, а на рисунке 3 — общий термогенез семьи и зависимость этих потерь от внешней температуры.

Как следует из рисунка 2, в течение почти всего зимнего периода на долю дна приходилось 5... 15% выделяемого семьей пчел тепла, на крышу — 10...20%, на корпус — 60...70%, что вполне сопоставимо с нашим модельным опытом (см. табл. 2) при утеплении улья холстиком и подушкой.

Конечно, эти соотношения не являются постоянными и, как показывают данные рисунка 3, сильно зависят от окружающей температуры.

Если сопоставить общий термогенез и потери тепла через стенки, дно и крышу улья при одной и той же внешней температуре, то мы увидим, что вынос тепла с вентиляцией очень мал (см. рис. 3). Это наводит на мысль, что в утепленном подушкой улье вентиляция чрезвычайно мала и вынос продуктов метаболизма (водяных паров и диоксида углерода), осуществляется в основном за счет их диффузии.

В.И.ЛЕБЕДЕВ, А.И.КАСЬЯНОВ, Е.П.ЛАПЫНИНА
ГНУ «НИИ пчеловодства»
ж-л «Пчеловодство» №10, 2014 г.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Общайтесь со мной:

Хотите получать новые статьи на почту? Введите свой Email